天线测量系统以及天线测量方法

摘要

本发明提供无需对从与RF电路成为一体的被测天线发射的无线信号的电磁波供给来自被测天线的基准信号，就能够在近场测量相位和振幅的天线测量系统以及天线测量方法。本发明的天线测量系统具备：多个探针天线(12)，在配置于被测天线(100)的近场区域的测量平面(P)内的多个测量位置接收无线信号；探针扫描构件(13)，维持多个探针天线(12)的相对位置的同时，使各探针天线(12)向多个测量位置移动；振幅相位差测量部(16)，每当各探针天线(12)移动到测量位置时，测量无线信号间的相位差，并且测量无线信号的振幅；以及相位计算部(18)，由通过振幅相位差测量部(16)测量的相位差计算各测量位置上的无线信号的相位。

权利要求

1.一种天线测量系统，其为在近场测量由被测天线(100)发射的无线信号的振幅以及相位的天线测量系统(1)，其特征在于，具备：多个探针天线(12)，在配置于所述被测天线的近场区域的规定测量平面内的多个测量位置的局部接收所述无线信号；

探针扫描构件(13)，使所述多个探针天线移动到所述多个测量位置；

振幅相位差测量部(16)，每当各所述探针天线通过所述探针扫描构件移动到所述测量位置时，测量通过所述多个探针天线接收的无线信号间的相位差，并且测量通过所述多个探针天线接收的无线信号的振幅；以及相位计算部(18)，由通过所述振幅相位差测量部测量的相位差，计算各所述测量位置上的所述无线信号的相位，所述被测天线将RF电路一体化而成，

使所述多个探针天线维持相对位置的同时移动。

2.根据权利要求1所述的天线测量系统，其特征在于，

还具备通过远场指向性计算部(20)，其利用通过所述振幅相位差测量部测量的振幅的信息以及通过所述相位计算部计算的相位的信息，计算远场的电场强度分布。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的天线测量系统，其特征在于，所述多个探针天线通过所述探针扫描构件同时配置于4个以上的测量位置，以相对于连接该4个以上的测量位置中相邻的任意2个所述测量位置的直线成为线对称的方式配置。

4.根据权利要求1所述的天线测量系统，其特征在于，

所述多个探针天线包括：中心探针天线(p1)；左探针天线(p2)以及右探针天线(p3)，以所述中心探针天线为中心在所述测量平面的水平方向上对称配置；以及上探针天线(p4)以及下探针天线(p5)，以所述中心探针天线为中心所述测量平面的垂直方向上对称配置，所述相位计算部具有相位差平均化部(23)，其使在相邻的2个测量位置通过所述振幅相位差测量部测量的多个相位差平均化，所述相位计算部由通过所述相位差平均化部平均化的相位差计算各所述测量位置上的所述无线信号的相位。

5.根据权利要求1所述的天线测量系统，其特征在于，

所述多个探针天线中的至少1个具有传播规定频率范围的电磁波的波导(31)，且为该波导的截面形状为中央部(31a)的高度小于两侧部(31b、31c)的高度的双脊波导管。

6.根据权利要求5所述的天线测量系统，其特征在于，

所述多个探针天线中相邻的至少2个为所述双脊波导管，

在隔开相邻的2个所述双脊波导管的壁部(12w)从所述双脊波导管的开口面(12p)侧沿所述波导的长边方向设置有规定长度的狭缝(12s)。

7.根据权利要求1所述的天线测量系统，其特征在于，

所述多个探针天线的开口形状相同。

8.根据权利要求1所述的天线测量系统，其特征在于，

还具备支撑所述被测天线的天线支撑部(40)，

所述天线支撑部构成为将所述被测天线的电磁波放射面(100a)与所述测量平面正对的方向设为基准方向，能够从所述基准方向变更所述电磁波放射面的方向。

9.一种天线测量方法，其利用权利要求1至8中任一项所述的天线测量系统，其特征在于，包括：探针扫描步骤(S2)，使各所述探针天线移动到多个测量位置；

振幅相位差测量步骤(S4)，每当各所述探针天线扫描到所述测量位置时，测量通过所述多个探针天线接收的无线信号间的相位差，并且测量通过所述多个探针天线接收的无线信号的振幅；以及相位计算步骤(S7)，由通过所述振幅相位差测量步骤测量的相位差，计算各所述测量位置上的所述无线信号的相位。

说明书

天线测量系统以及天线测量方法

技术领域

[0001] 本发明涉及天线测量系统以及天线测量方法，尤其涉及利用近场测量法测量与RF电路成为一体的天线特性的天线测量系统以及天线测量方法。

背景技术

[0002] 有源天线在天线阵列的各元件上一体化形成无线信号的RF电路，具有能够控制输出的电磁波的放射方向以及光束形状的特征。尤其在移动体通信的基站使用有源天线时，具有能够自如地控制覆盖区域的优点。

[0003] 作为如用作该有源天线的天线、具有强指向性的天线的特性的测量法，已知有通过电磁场理论，从天线的近场电磁场计算远场指向性的近场测量法(NFM：Near Field Measurement)。

[0004] 近场测量法在天线附近测量电磁场，因此具有如下优点：因空间导致的电磁波的损失较小，除了指向性的测量，还能通过天线的近场分布进行天线的诊断。

[0005] 通常，如图15所示，从天线开口面放射的电磁场的区域中，接近天线开口的区域是对放射没有帮助的电磁场成分为主的无功近场区域(极近)，指向性不因离天线开口的距离而变化的区域称为放射远场区域(远场)。一般表示的天线指向性是在该放射远场区域测量的指向性。

[0006] 远场规定为，相对于天线的最大径D(开口尺寸)，远离满足下述式(1)的距离R以上的位置。在此，λ为自由空间波长。并且，将发射天线的增益设为Gt，将接收天线的增益设为Gr，将发射电力设为Wt时，在自由空间接收天线可接收的最大电力Wa由下述式(2)表示。

[0007] R＞2D2/λ……(1)

[0008] Wa＝(λ/4πR)2·Gt·Gr·Wt……(2)。

[0009] 因此，增益较高的开口面较大的天线中距离R变大，而空间中的衰减变大。进一步地，毫米波段中，自由空间波长λ变小，因此存在減衰量进一步增加，低电平的旁瓣的测量困难的问题。

[0010] 作为无功近场区域与放射远场区域之间的区域的放射近场区域(近场)是指向性随着距离变化的区域。所述的NFM在该放射近场区域测量电磁场，通过计算求出远场的指向性。

[0011] 具体而言，通过探针天线对供给规定信号的天线附近进行扫描，由通过该探针天线接收到的信号求出每个扫描位置的振幅与相位的分布，由该分布通过数据处理能够得到无限远处的指向性。由于是天线附近进行的测量，因此空间的衰减量较小，与远场测量相比可以进行高精度的测量。

[0012] NFM根据对被测天线附近进行扫描的范围分成多个种类，但广泛应用对增益较高的天线有利且数据处理容易的平面NFM。

[0013] 图16示出利用平面NFM求出被测天线100的指向性的测量装置10的构成。该测量装置10具有：天线支撑部51，以该放射面朝向规定方向的状态支撑被测天线100；探针天线52，用于接收由被测天线100输出的电磁波；以及探针扫描机构53，使探针天线52在相对于被测天线100的放射面的附近的测量平面内在X、Y方向上移动。

[0014] 并且，测量装置10具有：信号发生器54，向被测天线100供给测量用信号；振幅相位检测器55，由探针天线52的接收信号检测振幅、相位的信息；测量控制部56，控制探针扫描机构53，使探针天线52的位置在测量平面P内以规定间距进行扫描，且接收振幅相位检测器55的输出，由测量平面P内的振幅相位的分布求出被测天线100的远场指向性；以及显示部
57，显示得到的被测天线100的指向性。另外，作为信号发生器54和振幅相位检测器55，能够利用具有这些功能的网络分析仪，作为测量控制部56，能够使用个人电脑。

[0015] 在此，利用NFM的情况下，探针天线52在从被测天线100远离测量信号的3波长左右的附近的测量平面P内进行扫描，来检测该电场的振幅和相位。

[0016] 该测量平面P中的振幅与相位的分布呈由被测天线100的指向性和探针天线52的指向性定义的函数的傅立叶变换的形态，在测量控制部56中，通过逆傅立叶变换求出该函数之后，进行去除探针天线52的指向性的运算处理(探针校正)，从而能够求出被测天线100的指向性。测量控制部56能够通过高速傅立叶变换(FFT)进行数据处理，因此能够高速地计算被测天线100的远场指向性。

[0017] 如上述，测量平面P中的振幅与相位的分布呈由被测天线的指向性和探针天线的指向性定义的函数的傅立叶变换的形状，通过逆傅立叶变换求出该函数之后，进行去除探针天线52的指向性的运算处理(探针校正)，由此能够求出被测天线100的指向性，关于这一点如非专利文献1所公开，通常被公知。

[0018] 如此求出天线的指向性的NFM相对于远场测量(FFM：Far Field Measurement)，有如下优点。

[0019] NFM是近距离测量，因此不使用电波暗室也可以进行测量，不需要大规模的装置。并且，毫米波段中装置会变得比较紧凑，因此能够使用设置在室内的简易的电波暗箱进行测量，能够大幅缩减在电波暗室进行的测量时成为问题的测量系统的构建所需的时间。进一步地，由于在自由空间损失较小的区域进行测量，因此能够得到精度优异的测量结果。

[0020] 进一步地，通过NFM可以得到天线附近的振幅/相位分布,因此在未得到设计的指向性的情况下，可以诊断其原因。这对于如有源天线等相控阵天线成为较大的优点。

[0021] 非专利文献1：日本OHMSHA出版社2008年7月25日发行天线工学手册(第2版)电子信息通信学会著p730～p733

[0022] 然而，通过NFM得到近场的相位分布的现有测量装置需要向被测天线供给无线信号，从被测天线放射其无线信号的电磁波，并且将该无线信号作为基准信号赋予给振幅相位检测器。另一方面，大多有源天线的RF电路与天线成为一体，因此不具备用于向天线输入/输出信号的端子，存在不能从有源天线的RF电路向振幅相位检测器供给基准信号的问题。

发明内容

[0023] 本发明是为了解决这种现有课题而完成的，其目的在于提供无需对与RF电路成为一体的被测天线发射的无线信号的电磁波供给来自被测天线的基准信号，就能够在近场测量相位和振幅的天线测量系统以及天线测量方法。

[0024] 为了解决上述问题，本发明的技术方案1的天线测量系统，其在近场测量从将RF功能一体化而成的被测天线发射的无线信号的振幅以及相位，其结构为具备：多个探针天线，在配置于所述被测天线的近场区域的规定测量平面内的多个测量位置，接收所述无线信号；探针扫描构件，维持所述多个探针天线的相对位置的同时，使各所述探针天线移动到所述多个测量位置；振幅相位差测量部，每当各所述探针天线通过所述探针扫描构件移动到所述测量位置时，测量通过所述多个探针天线接收的无线信号间的相位差，并且测量通过所述多个探针天线接收的无线信号的振幅；以及相位计算部，由通过所述振幅相位差测量部测量的相位差，计算各所述测量位置上的所述无线信号的相位。

[0025] 通过该结构，无需对与RF电路成为一体的被测天线发射的无线信号供给来自被测天线的基准信号，就能够在在近场测量相位和振幅。并且，通过该结构，多个探针天线以包括已通过振幅相位差测量部进行振幅以及相位差测量的测量位置中的至少1个和未进行振幅以及相位差测量的测量位置的方式进行扫描，由此能够计算进行振幅以及相位差测量的所有测量位置上的相位。

[0026] 并且，本发明的技术方案2的天线测量系统可以进一步具备远场指向性计算部的结构，所述远场指向性计算部利用通过所述振幅相位差测量部测量的振幅的信息以及通过所述相位计算部计算的相位的信息，计算远场的电场强度分布。

[0027] 通过该结构，利用近场测量法对由与RF电路成为一体的被测天线发射的无线信号进行测量，能够计算远场的电场强度分布。

[0028] 并且，本发明的技术方案3的天线测量系统中，所述多个探针天线可以是如下结构，通过所述探针扫描构件同时配置于4个以上的测量位置，以相对于连接该4个以上的测量位置中相邻的任意2个所述测量位置的直线成为线对称的方式配置。

[0029] 通过如上述的多个探针天线对称配置的结构，在相位计算部的处理中，能够抵消因相邻的探针天线间的相互结合带来的影响并计算相位。

[0030] 并且，本发明的技术方案4的天线测量系统中，所述多个探针天线可以是如下结构，包括：中心探针天线；左探针天线及右探针天线，以所述中心探针天线为中心在所述测量平面的水平方向上对称配置；以及上探针天线及下探针天线，以所述中心探针天线为中心所述测量平面的垂直方向上对称配置，所述相位计算部具有相位差平均化部，其在相邻的2个测量位置，对通过所述振幅相位差测量部测量的多个相位差进行平均化，所述相位计算部由通过所述相位差平均化部平均化的相位差计算各所述测量位置上的所述无线信号的相位。

[0031] 通过该结构，在相邻的2个测量位置，由于中心探针天线与左探针天线的相位差的测量误差和中心探针天线与右探针天线的相位差的测量误差极性相反，对通过中心探针天线及左探针天线接收的无线信号间的相位差和通过中心探针天线及右探针天线接收的无线信号间的相位差进行平均化，由此能够抵消误差来计算相位，因此能够更高精确度地得到相位分布。并且，通过对上探针天线与下探针天线也实施相同的相位平均化，能够高精确度地得到相位分布。

[0032] 并且，本发明的技术方案5的天线测量系统中，所述多个探针天线中的至少1个可以是如下结构，具有传播规定频率范围的电磁波的波导，且为该波导的截面形状为中央部的高度小于两侧部的高度的双脊波导管。

[0033] 如上述通过利用双脊波导管，能够以小于标准方形波导管的波导的截面形状的截面形状传播相同频率范围的电磁波，因此以无线信号的1/2波长(0.5λ)以下的间隔相邻配置多个探针天线变得容易。

[0034] 并且，本发明的技术方案6的天线测量系统中，可以使如下结构，所述多个探针天线中的相邻的至少2个为所述双脊波导管，在隔开相邻的2个所述双脊波导管的壁部从所述双脊波导管的开口面侧沿所述波导的长边方向设置有规定长度的狭缝。

[0035] 通过该结构，通过在隔开相邻的2个双脊波导管的壁部设置狭缝，改善相邻的2个双脊波导管之间的隔离，即结合减少。并且，在各双脊波导管开口的反射减少，接收灵敏度得到提高。

[0036] 并且，本发明的技术方案7的天线测量系统中，可以是所述多个探针天线的开口形状相同的结构。

[0037] 通过该结构，各探针天线的接收灵敏度变得相等，振幅的平均化变得容易。

[0038] 并且，本发明的技术方案8的天线测量系统还具备支撑所述被测天线的天线支撑部，所述天线支撑部构成为将所述被测天线的电磁波放射面与所述测量平面正对的方向设为基准方向，能够从所述基准方向变更所述电磁波放射面的方向。

[0039] 通过该结构，即使在被测天线朝向基准方向时的射束方向远离测量平面中央的情况下，也能够通过旋转被测天线，在最小限度大小的测量平面求出指向性。

[0040] 并且，本发明的技术方案9的天线测量方法是利用上述任一天线测量系统的天线测量方法，其结构包括：探针扫描步骤，维持所述多个探针天线的相对位置的同时，将各所述探针天线移动到多个测量位置；振幅相位差测量步骤，每当各所述探针天线扫描到所述测量位置时，测量通过所述多个探针天线接收的无线信号间的相位差，并且测量通过所述多个探针天线接收的无线信号的振幅；以及相位计算步骤，由通过所述振幅相位差测量步骤测量的相位差，计算各所述测量位置上的所述无线信号的相位。

[0041] 通过该结构，无需对与RF电路成为一体的被测天线发射的无线信号供给来自被测天线的基准信号，就能够在近场测量相位和振幅。并且，通过该结构，多个探针天线以包含已通过振幅相位差测量部进行振幅以及相位差测量的测量位置中的至少1个和未进行振幅以及相位差测量的测量位置的方式进行扫描，由此能够计算进行振幅以及相位差测量的所有测量位置上的相位。

[0042] 发明效果

[0043] 本发明提供无需对与RF电路成为一体的被测天线发射的无线信号的电磁波供给来自被测天线的基准信号，就能够在近场测量相位和振幅的天线测量系统以及天线测量方法。

附图说明

[0044] 图1是第1实施方式所涉及的天线测量系统的结构图。

[0045] 图2(a)-(b)是表示第1实施方式所涉及的天线测量系统所具备的探针天线的结构的剖面图。

[0046] 图3(a)-(b)是表示第1实施方式所涉及的天线测量系统所具备的多个探针天线的配置与测量位置的示意图。

[0047] 图4是用于说明通过第1实施方式所涉及的天线测量系统的相位计算部进行的处理的示意图。

[0048] 图5(a)-(d)是表示第1实施方式所涉及的天线测量系统所具备的多个探针天线的另一配置例的示意图。

[0049] 图6(a)-(b)是表示第1实施方式所涉及的天线测量系统所具备的多个探针天线的又一配置例的示意图。

[0050] 图7是第1实施方式所涉及的天线测量系统的另一结构图。

[0051] 图8(a)-(b)是表示图7的结构中的多个探针天线的配置与测量位置的示意图。

[0052] 图9(a)-(b)是表示基于第1实施方式所涉及的天线测量系统的喇叭天线的近场的相位分布的模拟结果的图表(其1)。

[0053] 图10(a)-(b)是表示基于第1实施方式所涉及的天线测量系统的喇叭天线的近场的相位分布的模拟结果的图表(其2)。

[0054] 图11(a)-(c)是表示基于第1实施方式所涉及的天线测量系统的喇叭天线的反射特性以及隔离的模拟结果的图表(其1)。

[0055] 图12(a)-(d)是表示基于第1实施方式所涉及的天线测量系统的喇叭天线的反射特性以及隔离的模拟结果的图表(其2)。

[0056] 图13是表示利用第1实施方式所涉及的天线测量系统的天线测量方法的处理的流程图。

[0057] 图14是第2实施方式所涉及的天线测量系统的结构图。

[0058] 图15是天线的测量区域的说明图。

[0059] 图16是现有天线测量系统的结构图。

[0060] 图中：1、2-天线测量系统，11、40-天线支撑部，12、12a、12b、12c、p'1～p'3-探针天线，p1-中心探针天线，p2-左探针天线，p3-右探针天线，p4-上探针天线，p5-下探针天线，12p-开口面，12s-狭缝，12w-壁部，13-探针扫描构件，14、41-扫描控制部，15-切换开关，16-振幅相位差测量部，17-存储部，18-相位计算部，19-振幅平均化部，20-远场指向性计算部，
21-显示部，22-控制部，23-相位差平均化部，30、31-波导，31a-中央部，31b、31c-两侧部，
40a-方位角变更构件部，40b-仰角变更构件部，100-被测天线，100a-电磁波放射面。

具体实施方式

[0061] 以下，利用附图对本发明所涉及的天线测量系统以及天线测量方法的实施方式进行说明。

[0062] (第1实施方式)

[0063] 如图1所示，本发明的第1实施方式所涉及的天线测量系统1在近场测量由被测天线100发射的无线信号的振幅及相位，来计算远场下的电场强度分布。

[0064] 被测天线100例如为将RF功能(RF电路)与多个天线元件一体化而成的有源天线。作为通过天线测量系统1测量电场强度分布时由被测天线100发射的无线信号，能够使用未调制波信号和多载波信号(例如OFDM信号)等。

[0065] 天线测量系统1具备天线支撑部11、多个探针天线12、探针扫描构件13、扫描控制部14、振幅相位差测量部16、存储部17、相位计算部18、远场指向性计算部20、显示部21以及控制部22。图1中作为一例，示出多个探针天线12的个数为3个的情况。

[0066] 天线支撑部11支撑被测天线100，以使其电磁波放射面100a朝向规定方向的状态。

[0067] 各探针天线12a～12c在配置于被测天线100的近场区域的规定测量平面P内的多个测量位置，接收由被测天线100输出的无线信号的电磁波。多个探针天线12可以全部相同，也可以互不相同。另外，将探针天线12的开口形状全部设为相同的情况下，各探针天线的接收灵敏度相等，具有在后述的振幅平均化部19容易进行振幅平均化的优点。

[0068] 例如，多个探针天线12中的至少1个可以为具有传播微波或者毫米波段的规定频率范围的电磁波的波导，且前端开放的波导管。作为这种波导管，能够使用波导的截面形状为长方形的方形波导管和波导的截面形状为中央部的高度小于两侧部的高度的双脊波导管。

[0069] 图2(a)是表示用作探针天线12的方形波导管的波导30的与长边方向垂直的截面的图。方形波导管的外形a×b大于内径w0×h0，且可以在能够得到作为结构物的强度的范围内任意选择。

[0070] 图2(b)是表示与用作探针天线12的双脊波导管的波导31的长边方向垂直的截面的图。双脊波导管中，在长边方向上连续形成从上下的内壁中央向相互接近的方向突出的2个突出部32a、32b。即，波导31的中央部31a的高度h1设定为相对于其两侧部31b、31c的高度h2较小。

[0071] 该双脊波导管通过调整中央部31a的宽度w1及高度h1以及两侧部31b、31c的宽度w2及高度h2，能够以小于标准方形波导管的波导的截面形状的截面形状传播相等的频率范围的电磁波的优点。并且，若设为双脊波导管的宽度和高度相同的形状，则存在开口变宽，接收灵敏度上升的优点。

[0072] 图3是表示测量平面P内的测量位置(图中的●标记)与多个探针天线12的配置的示意图。如图3所示，测量位置能够表示为分别向X方向以Δx、向Y方向以Δy格子状分割测量平面P的情况下的格点。图3中，作为一例，示出Δx＝d1，Δy＝d2的情况。在这里，间隔d1及d2为无线信号的波长λ的1/2以下的值。另外，还能够设为d1＝d2。

[0073] 如图3等所示，多个探针天线12通过探针扫描构件13同时配置于3个以上的测量位置，例如从1个探针天线12a隔着间隔d1以及d2在X方向及Y方向上配置剩余的2个探针天线12b、12c。

[0074] 探针扫描构件13使多个探针天线12在与被测天线100的电磁波放射面100a对置的附近的测量平面P内向X、Y方向移动。此时，探针扫描构件13维持多个探针天线12的相对位置的同时，使各探针天线12移动到测量平面P内的多个测量位置。

[0075] 扫描控制部14对于探针扫描构件13进行使多个探针天线12以规定顺序移动到测量平面P内的所有测量位置(格点)的控制。例如，这些测量位置在测量平面P配置于与正方格子的各格点相对应的位置。并且，扫描控制部14将各探针天线12所在的测量位置的坐标信息输出至远场指向性计算部20。

[0076] 每当各探针天线12通过探针扫描构件13扫描到测量位置时，振幅相位差测量部16测量由多个探针天线12接收的无线信号(以下也称为“接收信号”)间的相位差。另外，振幅相位差测量部16的输入只有2个的情况下，振幅相位差测量部16测量由通过后述的切换开关15选择的多个探针天线12中的相邻的2个接收的无线信号间的相位差。并且，振幅相位差测量部16测量通过多个探针天线12接收的无线信号的振幅。由此，得到测量平面P内的振幅和相位差的分布。另外，振幅相位差测量部16由矢量网络分析仪、频谱分析仪、示波器等构成。

[0077] 存储部17将通过振幅相位差测量部16测量的相位差以及振幅的值与测量位置建立对应关联来进行存储。

[0078] 以下，对振幅相位差测量部16处理的具体例子进行说明。如图3(a)所示，初始状态下，设为探针天线12a存在于坐标(0，0)的位置，探针天线12b存在于坐标(1，0)的位置，探针天线12c存在于坐标(0，1)的位置。

[0079] 首先，振幅相位差测量部16测量来自探针天线12a的接收信号与来自探针天线12b的接收信号的相位差ΔPh(0，0)(1，0)。并且，振幅相位差测量部16测量来自探针天线12a的接收信号与来自探针天线12c的接收信号的相位差ΔPh(0，0)(0，1)。而且，振幅相位差测量部16测量来自探针天线12a的接收信号的振幅A(0，0)、来自探针天线12b的接收信号的振幅A(1，0)以及来自探针天线12c的接收信号的振幅A(0，1)。

[0080] 接着，多个探针天线以包含已通过探针扫描构件13进行相位差以及振幅测量的测量位置中的至少1个和未进行相位差以及振幅测量的测量位置的方式进行扫描。例如，如图3(b)所示，探针天线12a移动到坐标(1，0)的位置，探针天线12b移动到坐标(2，0)的位置，探针天线12c移动到坐标(1，1)的位置。对于坐标(1，0)，已进行相位差测量。

[0081] 接着，振幅相位差测量部16测量来自探针天线12a的接收信号与来自探针天线12b的接收信号的相位差ΔPh(1，0)(2，0)。并且，振幅相位差测量部16测量来自探针天线12a的接收信号与来自探针天线12c的接收信号的相位差ΔPh(1，0)(1，1)。而且，振幅相位差测量部16测量来自探针天线12a的接收信号的振幅A(1，0)、来自探针天线12b的接收信号的振幅A(2，0)以及来自探针天线12c的接收信号的振幅A(1，1)。

[0082] 以下，使多个探针天线12向X方向或者Y方向进行扫描的同时重复进行相同的处理。如此，通过在规定测量平面P内以间隔d1以及d2进行二维扫描，能够全部测量各测量位置上的振幅以及在相邻的测量位置间的相位差。另外，只要对所有测量位置进行相位差的测量，则可以以任意顺序通过探针扫描构件13进行扫描。

[0083] 相位计算部18由通过振幅相位差测量部16在各测量位置测量的相位差，计算各测量位置上的无线信号的相位Ph。而且，相位计算部18将所计算的各测量位置上的相位作为相位信息输出至远场指向性计算部20。

[0084] 例如，图4的例子中，将坐标(0，0)的相位Ph(0，0)设为任意常数的情况下，坐标(1，1)的相位Ph(1，1)可以通过下述式(3)或者式(4)求出。

[0085] Ph(1，1)＝Ph(0，0)+ΔPh(0，0)(1，0)+ΔPh(1，0)(1，1)……(3)

[0086] Ph(1，1)＝Ph(0，0)+ΔPh(0，0)(0，1)+ΔPh(0，1)(1，1)……(4)

[0087] 如此，分别将n、m设为自然数的情况下，坐标(n，m)的相位Ph(n，m)能够通过对在例如将始点设为(0，0)，终点设为(n，m)的任意的路径上的测量位置得到的相位差进行累加来计算。或者，也可以取在多个路径得到的相位的平均，设为相位Ph(n，m)。

[0088] 远场指向性计算部20利用通过扫描控制部14输出的各探针天线12的坐标信息、通过振幅相位差测量部16测量的振幅信息以及通过相位计算部18计算的相位信息来计算远场的电场强度分布。在这里，通过进行公知的近场/远场变换法的数值计算来估算远场的电场强度分布，能够求出被测天线100的远场的指向性。

[0089] 显示部21例如由LCD或CRT等显示设备构成，根据来自控制部22的控制信号来显示各种显示内容。该显示内容中包括近场的被测天线100的相位及振幅的测量结果和远场的被测天线100的指向性的计算结果等。

[0090] 控制部22例如由包括CPU、构成存储部17的ROM、RAM、HDD等的微型计算机或者个人计算机等构成，并控制构成天线测量系统1的上述各部的动作。而且，控制部22通过执行规定的程序，以软件方式构成振幅相位差测量部16、相位计算部18以及远场指向性计算部20。

[0091] 另外，多个探针天线12以所有该些的开口部的中心位置在测量平面P内不排列在一直线上的方式配置。由此，可以使多个探针天线以包含已进行相位差以及振幅测量的测量位置中的至少1个和未进行相位差以及振幅测量的测量位置的方式进行扫描。

[0092] 具体而言，除图3所示的配置以外，能够利用如图5(a)～图5(d)所示的配置。尤其图5(b)～图5(d)示出以相对于连接配置有探针天线12的4个以上的测量位置中相邻的任意2个测量位置的直线成为线对称的方式配置多个探针天线12的状态。另外，图中的虚线表示对称轴。通过这种结构，相位计算部18(或者，后述的振幅平均化部19)的处理中，能够期待抵消因相邻的探针天线12间的相互结合带来的影响的效果等。

[0093] 另外，为了通过本实施方式的天线测量系统1，无需来自被测天线100的基准信号就得到近场的相位分布，需要测量无线信号的1/2波长(0.5λ)以下的间隔d1以及d2的格点间的相位差。但是，由于探针天线的形状，有时难以以1/2波长以下的间隔相邻配置探针天线。例如，探针天线12为如图2(a)所示的标准波导管的情况下，宽度a通常大于0.5λ，因此不能在宽度方向上相邻配置多个探针天线12。这种情况下，例如，如图6(a)、图6(b)所示，将多个探针天线12以测量位置包含在各探针天线12的开口部的中心位置的方式适当从相邻配置错开来配置即可。

[0094] 如上所述，构成振幅相位差测量部16的测量器的输入端口仅为2个的情况下，如图7所示，天线测量系统1可以具备切换开关15。切换开关15在多个探针天线12中选择性地将来自相邻的2个探针天线12的接收信号输入到振幅相位差测量部16。并且，切换开关15可以依次切换2个探针天线12的组合。例如，多个探针天线12为图3所示的结构的情况下，可以依次切换来自探针天线12a以及12b的接收信号和来自探针天线12a以及12c的接收信号来输入到振幅相位差测量部16。而且，也可以将来自探针天线12b以及12c的接收信号输入到振幅相位差测量部16。

[0095] 图7及图8所示的例子中，多个探针天线12包括：中心探针天线p1；左探针天线p2及右探针天线p3，以中心探针天线p1为中心在测量平面P的水平方向(X方向)上对称配置；以及上探针天线p4及下探针天线p5，以中心探针天线p1为中心在测量平面P的垂直方向(Y方向)上对称配置。

[0096] 即，来自中心探针天线p1及左探针天线p2的接收信号、来自中心探针天线p1及右探针天线p3的接收信号、来自中心探针天线p1及上探针天线p4的接收信号以及来自中心探针天线p1及下探针天线p5的接收信号输入到振幅相位差测量部16。这些接收信号可以通过使用切换开关15依次切换而输入到振幅相位差测量部16。

[0097] 并且，如图7所示，相位计算部18可以具有相位差平均化部23，其对在相邻的2个测量位置通过振幅相位差测量部16测量的多个相位差进行平均化。该情况下，相位计算部18由通过相位差平均化部23平均化的相位差，计算各测量位置上的无线信号的相位。

[0098] 并且，如图7所示，天线测量系统1可以具备振幅平均化部19，其将对通过振幅相位差测量部16在各测量位置测量的多个振幅进行平均化的值作为振幅信息输出至远场指向性计算部20。振幅平均化部19通过控制部22执行规定的程序来以软件方式构成。天线测量系统1通过具备该振幅平均化部19，能够更高精确度地计算振幅的值。

[0099] 以下，对相位差平均化部23的处理具体例子进行说明。例如，如图8(a)所示，多个探针天线12通过探针扫描构件13移动，以使中心探针天线p1配置于坐标(1，1)。该状态下，关于坐标(1，1)和坐标(1，2)，通过振幅相位差测量部16测量来自中心探针天线p1的接收信号与来自下探针天线p5的接收信号的相位差ΔPh1。

[0100] 接着，例如，如图8(b)所示，多个探针天线12通过探针扫描构件13在Y方向上仅移动Δy。如上述，关于坐标(1，1)和坐标(1，2)，已进行相位差测量。该状态下，关于坐标(1，1)和坐标(1，2)，通过振幅相位差测量部16测量来自探针天线p4的接收信号与来自探针天线p1的接收信号的相位差ΔPh2。

[0101] 如下述式(5)所示，相位差平均化部23将取ΔPh1与ΔPh2的平均的值计算为相位差ΔPh(1，1)(1，2)。

[0102] ΔPh(1，1)(1，2)＝(ΔPh1+ΔPh2)/2……(5)

[0103] 同样地，相位差平均化部23关于左探针天线p2和右探针天线p3，也对在X方向上相邻的2个测量位置通过振幅相位差测量部16测量的2个相位差进行平均化。

[0104] 图9及图10是表示将喇叭天线作为被测天线100的情况下的Y方向上的近场的相位分布的模拟结果的图表。

[0105] 图9(b)中的◇标记表示如图9(a)所示那样多个探针天线12包括3个探针天线p'1、p'2、p'3的情况下，通过探针天线p'1及p'3得到的近场的相位分布。并且，图9(b)中的单点划线表示喇叭天线的近场的相位分布。

[0106] 图10中的◇标记表示如图10(a)所示那样多个探针天线12包括5个探针天线p1～p5的情况下得到的近场的相位分布。在这里，通过相位差平均化部23对通过探针天线p1及p4得到的相位差和通过探针天线p1及p5得到的相位差进行平均化，得到基于平均化相位差的相位分布。并且，图10(b)中的单点划线表示喇叭天线的近场的相位分布。

[0107] 根据图9的结果，探针天线12的个数为3个的情况下的相位分布关于喇叭天线的高度方向的中心位置(y＝0mm)呈非对称，可观察到与原本的喇叭天线的对称相位分布的误差。另一方面，根据图10的结果可知，探针天线12的个数为5个的情况下的相位分布中，其误差大幅减少，非对称性得到改善。

[0108] 图11及图12是表示被测天线100为喇叭天线，关于多个探针天线12包括3个双脊波导管p'1～p'3的机构，进行关于反射特性及隔离的模拟的结果的图表。

[0109] 如图11(a)所示，多个探针天线12通过使个别的双脊波导管p'1～p'3的外壁彼此紧贴来构成。或者，3个双脊波导管p'1～p'3也可以为一体形成。

[0110] 图11(b)是表示通过图11(a)所示的3个双脊波导管p'1～p'3得到的反射特性的模拟结果的图表。在这里，S11表示双脊波导管p'1的反射特性，S22表示双脊波导管p'2的反射特性，S33表示双脊波导管p'3的反射特性。

[0111] 图11(c)是表示通过图11(a)所示的3个双脊波导管p'1～p'3得到的隔离的模拟结果的图表。在这里，S21表示探针天线p'1及p'2间的隔离，S31表示双脊波导管p'1及p'3间的隔离，S32表示双脊波导管p'2及p'3间的隔离。

[0112] 图12(a)示出多个探针天线12由3个双脊波导管p'1～p'3的一体形成来构成的例子。

[0113] 如图12(b)所示，隔开相邻的2个双脊波导管p'1以及p'2的壁部12w上从双脊波导管p'1～p'3的开口面12p侧沿波导31(参考图2)的长边方向(Z方向)设置有规定长度lp的狭缝12s。同样地，在隔开相邻的2个双脊波导管p'1及p'3的壁部12w上也设置有狭缝12s。狭缝12s的形状可以为如图12所示的方形，也可以为如图9所示的楔形。

[0114] 图12(c)是表示通过图12(a)所示的3个双脊波导管p'1～p'3得到的反射特性的模拟结果的图表。并且，图12(d)是表示通过图12(a)所示的3个双脊波导管p'1～p'3得到的隔离的模拟结果的图表。

[0115] 即，与未设置狭缝12s的图11的结构相比较，可知设置有狭缝12s的图12的结构中，约28GHz以上的高频区域的反射特性得到改善，3个双脊波导管p'1～p'3的接收灵敏度提高。并且，可知在设置有狭缝12s的图12的结构中，约25GHz以上的高频区域中，3个双脊波导管p'1～p'3间的隔离也得到改善。而且，若将狭缝12s的长度lp最佳化，则能够得到更高的隔离改善效果。

[0116] 以下，参考图13的流程图，对利用本实施方式的天线测量系统1的天线测量方法进行说明。

[0117] 首先，被测天线100产生无线信号(步骤S1)。

[0118] 接着，扫描控制部14通过探针扫描构件13使多个探针天线12维持该些的相对位置的同时移动到测量平面P内的测量位置(探针扫描步骤S2)。

[0119] 接着，多个探针天线12在通过步骤S2移动的测量位置，在近场区域接收由被测天线100输出的无线信号(步骤S3)。

[0120] 接着，振幅相位差测量部16测量通过多个探针天线12中的相邻的2个接收的无线信号间的相位差。并且，振幅相位差测量部16测量通过多个探针天线12接收的无线信号的振幅(振幅相位差测量步骤S4)。

[0121] 接着，存储部17将通过步骤S4测量的相位差以及振幅与测量他们的测量位置建立对应关联来进行存储(步骤S5)。

[0122] 接着，控制部22判断对于测量平面P内的所有测量位置是否得到相位差以及振幅的值(步骤S6)。得到否定判断的情况下返回到步骤S2。得到肯定判断的情况下进入相位计算步骤S7。

[0123] 步骤S7中，相位计算部18由通过步骤S4测量的相位差，计算各测量位置上的无线信号的相位。而且，相位计算部18将所计算的各测量位置上的相位作为相位信息输出到远场指向性计算部20。

[0124] 另外，天线测量系统1具备相位差平均化部23的情况下，在步骤S7中，相位计算部18通过相位差平均化部23对在步骤S4中测量的相邻的2个测量位置上的多个相位差进行平均化。而且，相位计算部18由平均化的相位差计算各测量位置上的无线信号的相位，将所计算的相位作为相位信息输出到远场指向性计算部20。另外，在步骤S7中，可以省略通过该相位差平均化部23进行的平均化处理。

[0125] 接着，天线测量系统1具备振幅平均化部19的情况下，振幅平均化部19将对在步骤S4中在各测量位置测量的多个振幅进行平均化的值作为振幅信息输出到远场指向性计算部20(步骤S8)。另外，可以省略该步骤S8中的平均化处理。

[0126] 接着，远场指向性计算部20利用关于所有测量位置的坐标信息、相位信息以及振幅信息，计算远场的电场强度分布(步骤S9)。

[0127] 如上说明，本实施方式所涉及的天线测量系统1无需对与RF电路成为一体的被测天线100发射的无线信号供给来自被测天线100的基准信号，就能够在近场测量相位和振幅。

[0128] 并且，本实施方式所涉及的天线测量系统1通过多个探针天线12以包括已通过振幅相位差测量部16进行振幅以及相位差的测量的测量位置中的至少1个和未进行振幅以及相位差测量的测量位置的方式进行扫描，由此能够计算进行振幅以及相位差测量的所有测量位置上的相位。

[0129] 并且，本实施方式所涉及的天线测量系统1对与RF电路成为一体的被测天线100发射的无线信号进行利用近场测量法的测量，能够计算远场的电场强度分布。

[0130] 并且，本实施方式所涉及的天线测量系统1通过多个探针天线12对称配置的结构，在相位计算部18和振幅平均化部19的处理中，能够抵消因相邻的探针天线12间的相互结合带来的影响来计算相位。

[0131] 并且，本实施方式所涉及的天线测量系统1通过在相邻的2个测量位置，因为中心探针天线与左探针天线的相位差的测量误差和中心探针天线与右探针天线的相位差的测量误差极性相反，对通过中心探针天线p1和左探针天线p2接收的无线信号间的相位差与通过中心探针天线p1和右探针天线p3接收的无线信号间的相位差进行平均化，由此能够抵消误差来计算相位，因此能够得到更高精确度的相位分布。并且，本实施方式所涉及的天线测量系统1关于上探针天线p4与下探针天线p5实施同样的相位平均化，由此能够得到高精确度的相位分布。

[0132] 并且，本实施方式所涉及的天线测量系统1通过使用双脊波导管，能够以小于标准方形波导管的波导30的截面形状的截面形状传播相等频率范围的电磁波，因此容易以无线信号的1/2波长(0.5λ)以下的间隔相邻配置多个探针天线12。

[0133] 并且，本实施方式所涉及的天线测量系统1中，通过在隔开相邻的2个双脊波导管的壁部12w上设置狭缝12s，相邻的2个双脊波导管之间的隔离得到改善，即结合减少。并且，在各双脊波导管开口的反射减少，接收灵敏度得到提高。

[0134] 并且，通过本实施方式所涉及的天线测量系统1进行电场强度分布测量时，作为由被测天线100发射的无线信号能够利用未调制波信号和多载波信号(例如OFDM信号)等。该情况下，通过将频谱分析仪用于振幅相位差测量部16，能够在短时间内测量宽频带的无线信号的相位以及振幅，能够高速地计算宽频带的电场强度分布。

[0135] (第2实施方式)

[0136] 接着，参考附图对本发明的第2实施方式所涉及的天线测量系统2进行说明。关于与第1实施方式所涉及的天线测量系统1的结构相同的结构，赋予相同的符号而省略详细的说明。

[0137] 本实施方式的天线测量系统2具备图14所示的结构的天线支撑部40和扫描控制部41来代替第1实施方式中的天线支撑部11和扫描控制部14。

[0138] 天线支撑部40以被测天线100的电磁波放射面100a(作为天线的开口面)将与测量平面P正对的方向设为基准方向，该电磁波放射面100a能够从基准方向变更为相对于测量平面P具有倾斜的状态的方式支撑被测天线100。另外，在这里，基准方向设为被测天线100的电磁波放射面100a与测量平面P平行相对，且在测量平面P的原点位置与X轴以及Y轴正交的Z轴通过电磁波放射面100a的中心位置C的状态。

[0139] 例如如图14所示，天线支撑部40具有：方位角变更构件部40a，以与测量平面P的Y轴平行、且通过被测天线100的电磁波放射面100a的中心位置C的Y'轴为中心旋转；以及仰角变更构件部40b，固定于方位角变更构件部40a上，将被测天线100支撑于方位角变更构件部40a的旋转轴上，且使被测天线100以与测量平面P的X轴平行、且通过被测天线100的电磁波放射面100a的中心位置C的X'轴为中心旋转。

[0140] 基于方位角变更构件部40a的被测天线100的方位角的0°(基准角)为与Z轴平行的方向，能够将该方向为基准，以Y'轴为中心以任意角度α变更方位角。同样地，基于仰角变更构件部40b的被测天线100的仰角的0°(基准角)也为与Z轴平行的方向，能够将该方向为基准，以X'轴为中心以任意角度β变更仰角。

[0141] 与第1实施方式相同地，扫描控制部41控制探针扫描构件13，并且控制天线支撑部40的方位角变更构件部40a以及仰角变更构件部40b。

[0142] 如上说明，本实施方式所涉及的天线测量系统2即使在被测天线100朝向基准方向时的射束方向偏离测量平面P的中央的情况下，通过旋转被测天线100，也能够在最小限度大小的测量平面P求出指向性。